新澤技術(shù)：SCR反應(yīng)活性的影響因素

SCR反應(yīng)從機理上是多相催化反應(yīng)，多相催化反應(yīng)的反應(yīng)步驟大體分為如下五步：（1）反應(yīng)物分子隨著氣流運動，不斷地向催化劑表面及孔內(nèi)擴散；（2）吸附在催化劑內(nèi)表面；（3）和氣相分子發(fā)生反應(yīng)；（4）反應(yīng)產(chǎn)物離開催化劑內(nèi)表面；（5）產(chǎn)物進入到孔隙中并隨著氣流逸散。反應(yīng)物首先經(jīng)過外擴散和內(nèi)擴散的傳質(zhì)過程，隨后在催化劑表面經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)過程完成化學(xué)反應(yīng)過程。傳質(zhì)過程的速率，主要是由催化劑結(jié)構(gòu)以及流體流型所決定；化學(xué)反應(yīng)的速率，主要由催化劑的外觀結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及反應(yīng)環(huán)境所決定。下面對影響SCR反應(yīng)效率的主要影響因素進行簡要說明。

 

3.1 氣時空速對反應(yīng)活性的影響

 

氣時空速一般是指單位體積的催化劑在單位時間內(nèi)所處理的氣體量，反映了煙氣與催化劑表面的接觸時間。低空速會促進反應(yīng)物分子NOx、NH3移動到催化劑的外部和孔隙中，這對脫硝反應(yīng)的進行是非常有利的，但在一定程度上阻礙反應(yīng)產(chǎn)物離開催化劑。高空速可以使反應(yīng)產(chǎn)物能夠在更短的時間內(nèi)離開催化劑，但會抑制反應(yīng)物的吸附和孔隙內(nèi)的運動，使脫硝反應(yīng)速度降低。此外，低空速需要SCR系統(tǒng)中布置更大體積的催化劑，增加系統(tǒng)的成本投入。所以，在實際操作中，要從脫硝效率、脫硝總成本、功耗等多個角度進行全面的考量，選擇最合適的空速。

 

3.2 溫度對反應(yīng)活性的影響

 

實際上，對應(yīng)于不同煙氣組成和催化劑性質(zhì)的SCR系統(tǒng)均存在一個最佳的反應(yīng)溫度范圍。溫度過低時，氧化還原反應(yīng)速率降低，系統(tǒng)的脫硝效率減小；在高溫環(huán)境下，催化劑可能出現(xiàn)燒結(jié)的現(xiàn)象，對脫硝效率造成負面影響。因此，SCR系統(tǒng)的最佳反應(yīng)溫度應(yīng)取決于煙氣組成和催化劑性質(zhì)等因素。

 

3.3 氨氮比對反應(yīng)活性的影響

 

氨氮比指的是參與反應(yīng)的NH3和NOx物質(zhì)的量的比值。在理想條件下，若二者比值為1，即無反應(yīng)物殘留，全部轉(zhuǎn)變成N2和H2O。若氨氮比小于1，反應(yīng)后還有部分Nox殘留，此時會影響到脫硝的效果。當(dāng)氨氮比大于1時，過量的NH3會與煙氣中的氧氣、SO2、SO3等發(fā)生副反應(yīng)，導(dǎo)致氨逃逸及脫硝效率的降低。因此，SCR系統(tǒng)的最佳氨氮比應(yīng)在保證最佳脫硝效率的基礎(chǔ)上，有效控制NH3的逃逸量，依照現(xiàn)場測試結(jié)果進行確定。